(57)【要約】  本発明は、自動車ボディ用の構造部材に関し、この構造部材は、１つの外壁（７）および２つの外側のフランジ部分（９，９’）を備えた外側金属薄板（３）と、１つの内壁（１０）および２つの内側のフランジ部分（１２，１２’）を備えた内側金属薄板（４）と、１つの異形材底（１３）、互いに向かい合って位置している２つの異形材壁（１４，１４’）、および該異形材壁（１４，１４’）に結合された２つの結合部分（１５，１５’）を備えた補強異形材（５）と、を含んでおり、このとき上側のピラー領域（Ｐａ）において、補強異形材（５）の最大の断面高さ（Ｈ５）が、外側金属薄板（３）の最大の断面高さ（Ｈ３）よりも大きく、このとき補強異形材（５）の結合部分（１５，１５’）は、内壁（１０）に支持されており、このとき外側のフランジ部分（９，９’）と内側のフランジ部分（１２，１２’）とは、互いに直接接触していて、互いに固定されており、このとき補強異形材（５）の結合部分（１５，１５’）は、構造部材（２）の少なくとも下側の領域（Ｐｃ）において、外側のフランジ部分（９，９’）と内側のフランジ部分（１２，１２’）との間に固定されている。
2019529251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車ボディ用の構造部材、特にＢピラーであって、
１つの外壁（７）と、互いに向かい合って位置している２つの側壁（８，８’）と、該側壁（８，８’）から側方に突出する２つの外側のフランジ部分（９，９’）とを備えた外側金属薄板（３）と、
１つの内壁（１０）と、互いに向かい合って位置している２つの側壁（１１，１１’）と、該側壁（１１，１１’）から側方に突出する２つの内側のフランジ部分（１２，１２’）とを備えた内側金属薄板（４）と、
１つの異形材底（１３）と、互いに向かい合って位置している２つの異形材壁（１４，１４’）と、該異形材壁（１４，１４’）に結合された２つの結合部分（１５，１５’）とを備えた補強異形材（５）と、を含んでおり、
当該構造部材（２）の少なくとも上側の領域（Ｐａ）において、前記補強異形材（５）の最大の断面高さ（Ｈ５）が、前記外側金属薄板（３）の最大の断面高さ（Ｈ３）よりも大きく、前記補強異形材（５）の前記結合部分（１５，１５’）は、前記内側金属薄板（４）の前記内壁（１０）に支持されており、かつ前記外側のフランジ部分（９，９’）と前記内側のフランジ部分（１２，１２’）とは、互いに直接接触していて、互いに固定されている、構造部材において、
前記補強異形材（５）の前記結合部分（１５，１５’）は、当該構造部材（２）の少なくとも下側の領域（Ｐｃ）において、前記外側金属薄板（３）の前記外側のフランジ部分（９，９’）と前記内側金属薄板（４）の前記内側のフランジ部分（１２，１２’）との間に固定されている
ことを特徴とする、構造部材。
【請求項２】
前記結合部分（１５，１５’）は、前記自動車のルーフバーへの結合のために形成された、当該構造部材（２）のヘッド領域（Ｐｋ）において、前記内側金属薄板（４）の前記内壁（１０）に、特に素材結合式に固定されている、
請求項１記載の構造部材。
【請求項３】
前記補強異形材（５）の前記最大の断面高さ（Ｈ５）が前記外側金属薄板（３）の前記最大の断面高さ（Ｈ３）よりも大きい、当該構造部材（２）の前記上側の領域（Ｐａ）は、当該構造部材の全長（Ｌ２）の少なくとも０.３倍であり、特に当該構造部材の全長（Ｌ２）の少なくとも０.４倍である、
請求項１または２記載の構造部材。
【請求項４】
前記補強異形材（５）の前記最大の断面高さ（Ｈ５）は、当該構造部材（２）の少なくとも前記上側の領域（Ｐａ）において、前記外壁（７）と前記内壁（１０）との間における最小の間隔（Ｈ６）の０.９倍よりも大きい、
請求項１から３までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項５】
前記結合部分（１５，１５’）は、少なくとも前記上側の領域（Ｐａ）において、前記内側金属薄板（４）の前記内壁（１０）に面接触している、
請求項１から４までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項６】
前記補強異形材（５）の前記結合部分（１５，１５’）は、当該構造部材の前記上側の領域（Ｐａ）の少なくとも一部において、前記内側金属薄板（４）の前記内壁（１０）に、特に素材結合式に固定されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項７】
前記補強異形材（５）の前記結合部分（１５，１５’）は、当該構造部材（２）の前記上側の領域（Ｐａ）の少なくとも一部において、固定されずに前記内側金属薄板（４）の前記内壁（１０）に支持されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項８】
前記結合部分（１５，１５’）は、少なくとも、前記結合部分（１５，１５’）が前記内壁（１０）に支持されている領域において、２０ｍｍ未満の幅（Ｂ１５）を、特に１６ｍｍ未満の幅（Ｂ１５）を有している、
請求項１から７までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項９】
前記補強異形材（５）の前記側壁（１４，１４’）のうちの少なくとも１つが、前記Ｂピラー（２）を通る少なくとも１つの横断面において、前記異形材底（１３）に対して垂直な平面（Ｅ１）との間に角度（α１４）を成していて、該角度（α１４）は、５°未満、特に２°未満である、
請求項１から８までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項１０】
当該構造部材の少なくとも前記上側の領域（Ｐａ）における横断面において、前記補強異形材（５）の異形材壁（１４，１４’）の間の平均的な幅は、前記内側金属薄板（４）の前記側壁（１１，１１’）の間の平均的な幅の０.３倍より大きく、かつ／または０.７倍未満である、
請求項１から９までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項１１】
前記内側金属薄板（４）の前記内壁（１０）は、当該構造部材の少なくとも中央の領域（Ｐｂ）に、側部における２つの凹部（１７，１７’）を有しており、該凹部（１７，１７’）は、前記内側の側壁部分（１１，１１’）に隣接して配置されていて、該側壁部分（１１，１１’）に対して平行に延びており、
前記補強異形材（５）の前記結合部分（１５，１５’）のうちの少なくとも１つが、前記側部における凹部（１７，１７’）のうちの１つに支持されている、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項１２】
前記補強異形材（５）の前記結合部分（１５，１５’）は、当該構造部材（２）の少なくとも前記下側の領域（Ｐｃ）において、前記外側金属薄板（３）の前記外側のフランジ部分（９，９’）と前記内側金属薄板（４）の前記内側のフランジ部分（１２，１２’）との間に、特に素材結合式に固定されている、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項１３】
前記補強異形材（５）の前記結合部分（１５，１５’）が前記外側金属薄板（３）の前記外側のフランジ部分（９，９’）および前記内側金属薄板（４）の前記内側のフランジ部分（１２，１２’）に結合されている、当該構造部材（２）の前記下側の領域（Ｐｃ）は、当該構造部材（２）の全長（Ｌ２）の０.５倍未満である、
請求項１から１２までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項１４】
前記内側金属薄板（４）および／または前記外側金属薄板（３）は、冷間変形加工されており、前記補強異形材（５）は、熱間変形加工されかつ焼入れされている、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項１５】
前記内側金属薄板（４）および前記補強異形材（５）のうちの少なくとも１つが、長さ（Ｌ）にわたって変化する厚さ（Ｄ）を有している、
請求項１から１４までのいずれか１項記載の構造部材。
【請求項１６】
前記外側のフランジ部分（９，９’）および前記内側のフランジ部分（１２，１２’）は、当該構造部材（２）の前記上側の領域（Ｐａ）において、前記内壁（１０）と前記外壁（７）との間で延びている中心平面に対して、前記外側金属薄板（３）の前記外壁（７）に向かう方向にずらされて位置しており、
前記外側金属薄板（３）の前記外側のフランジ部分（９，９’）および前記内側金属薄板（４）の前記内側のフランジ部分（１２，１２’）は、当該構造部材（２）の前記下側の領域（Ｐｃ）において、前記中心平面に対して、前記内側金属薄板（４）の前記内壁（１０）に向かう方向にずらされて位置している、
請求項１から１５までのいずれか１項記載の構造部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車ボディ用の構造部材であって、冷間変形加工された第１の成形品と、熱間変形加工されかつ焼入れされた第２の成形品とを備えており、この第２の成形品は、第１の成形品との結合のために結合部分を有している構造部材、ならびにこのような構造部材を製造するための方法に関する。
【０００２】
米国特許第８４９１０４７号明細書（US 8491047 B1）に基づいて、自動車ボディ用のＢピラーが公知である。Ｂピラーは、内側成形品、この内側成形品に結合されたハット形の支持エレメント、および外側成形品を含んでいる。内側成形品および外側成形品は、互いに結合されている側部のフランジ部分を有している。支持エレメントはそのフランジ部分で内側成形品の内側面に溶接されていて、外側成形品に向かう方向に延びており、このとき支持エレメントの底部分と外側成形品との間には、間隙が形成されている。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２０１３１１４１０８号明細書（DE 102013114108 A1）に基づいて、同様な構造を有するＢピラーが公知である。横断面がハット形の補強部材が、内側のピラー部分と外側のピラー部分との間に設けられており、補強部材のフランジ部分は、構造フォームを用いて内側のピラー部分に結合されており、補強部材の底部分は、構造フォームを用いて外側のピラー部分に結合されている。
【０００４】
独国特許出願公開第１９７３５６４０号明細書（DE 19735640 A1）に基づいて、安全ベルトを固定するために働く自動車用のＢピラーまたはＣピラーであって、外側金属薄板、内側金属薄板、および内側金属薄板と外側金属薄板との間に配置された補強金属薄板を備えた、ＢピラーまたはＣピラーが公知である。補強金属薄板は、折り曲げられた２つの脚を有していて、両脚は、内側金属薄板に接触していて、内側金属薄板に溶接されている。
【０００５】
欧州特許出願公開第２９８５２０９号明細書（EP 2985209 A2）に基づいて、自動車ボディ用のＢピラーとして形成された構造部材が公知である。Ｂピラーは、冷間変形加工された内側成形品と、熱間変形加工されかつ焼入れされた外側成形品とを含んでおり、外側成形品は、長さにわたって変化する厚さを有していて、第１の成形品に結合するための結合縁部を有している。内側成形品と外側成形品とは、高エネルギビーム溶接シームを用いて結合縁部に沿って互いに結合されており、このとき外側成形品の結合縁部は、内側成形品の外縁部から間隔をおいて位置しているので、内側成形品はここで、ボディ部材への固定のためにＢピラーの単層のフランジ部分を形成している。
【０００６】
独国特許発明第１０２０１３０１１６７９号明細書（DE 102013011679 B4）に基づいて、側部における２つのフランジを備えた内側金属薄板、側部における２つのフランジを備えたハット形異形材状の外側金属薄板、および側部における２つのフランジを備えていて内側金属薄板と外側金属薄板との間に配置されたハット形異形材状の補強金属薄板を有するＢピラーが公知である。内側金属薄板、補強金属薄板および外側金属薄板のフランジは、まとめられていて、互いに溶接されており、このとき全体としてＢピラーの三層のフランジが形成される。
【０００７】
補強部材、特にＢピラーの補強部材は、通常、ハット形異形材として形成されている。このとき補強部材もしくはＢピラーの接合フランジは、同時にドアフランジを形成しており、このドアフランジには、後の車両組立て時に、縁部保護体もしくはドアシールが取り付けられる。すなわちドアフランジは、Ｂピラーの構造深さに関してむしろ車両内側に位置している。フレームレスのドアを備えた車両では、Ｂピラーの接合フランジは、そこでドアウインドと共にシール平面を形成するために、ほぼ上側のドアヒンジの高さから車両外側の方向に移動している。
【０００８】
Ｂピラーの補強部材の幾何学形状は、Ｂピラーが受け止めることができる荷重に大きな影響を及ぼす。このとき一般的に、比較的大きな構造深さを備えたＢピラーは、比較的僅かな構造深さを備えたＢピラーに比べて大きな曲げ剛性を有するということが言える。
【０００９】
本発明の根底を成す課題は、可能な限り僅かな部材深さを有していると共に高い曲げ剛性を有している、自動車ボディ用の補強アセンブリ、特にＢピラー補強部材を提案することである。
【００１０】
この課題を解決する解決策は、特にＢピラーとして形成された、自動車ボディ用の構造部材であって、１つの外壁と、互いに向かい合って位置している２つの側壁と、該側壁から側方に突出する２つの外側のフランジ部分とを備えた外側金属薄板と、１つの内壁と、互いに向かい合って位置している２つの側壁と、該側壁から側方に突出する２つの内側のフランジ部分とを備えた内側金属薄板と、１つの異形材底と、互いに向かい合って位置している２つの異形材壁と、該異形材壁に結合された２つの結合部分とを備えた補強異形材と、を含んでおり、このとき構造部材の少なくとも上側の領域において、補強異形材の最大の断面高さが、外側金属薄板の最大の断面高さよりも大きく構成されており、補強異形材の結合部分は、内側金属薄板の内壁に支持されており、かつ外側金属薄板の外側のフランジ部分と内側金属薄板の内側のフランジ部分とは、互いに直接接触していて、互いに固定されている、構造部材にある。特に、補強異形材の結合部分は、構造部材の少なくとも下側の領域において、外側金属薄板の外側のフランジ部分と内側金属薄板の内側のフランジ部分との間に固定されていることが、提案されてよい。
【００１１】
このように構成された構造部材の利点としては、構造部材の曲げ剛性に大きな影響を及ぼす、補強異形材の有効な断面高さが、構造部材の少なくとも上に述べた上側の領域において高められているということがある。このように構成されていると、例えば、構造部材の断面高さが同じ場合、かつ／または補強異形材の金属薄板厚さが同じ場合に、補強異形材の、ひいては構造部材のより高い曲げ剛性を得ることができる、もしくは構造部材の曲げ剛性が同じ場合には、構造部材の断面高さおよび／または補強異形材の金属薄板厚さを減じることができる。本発明に係る構成によって、構造部材において得ることができる比較的高い曲げ剛性に基づいて、場合によっては追加的な補強部材を省くことが可能であり、このことはまた、構造部材のための製作コストおよび組立てコストを低減させる。さらに構造部材において得ることができる比較的僅かな断面高さによって、もしくは補強異形材において得ることができる比較的僅かな金属薄板厚さによって、重量低減の可能性が得られる。
【００１２】
構造部材は、特に自動車の車両ピラーの形態で構成されていてよく、特にＡピラー、ＢピラーまたはＣピラーであってよい。閉鎖金属薄板、ピラーインナ、インナパネル、または内側成形品とも呼ばれる内側金属薄板は、これによって車両構造内側の一部を形成する。外側成形品、ピラーアウタ、またはアウタパネルとも呼ばれる外側金属薄板は、相応に車両構造外側の一部を形成する。車両ピラーは、通常のように、外側から見えるボディ金属薄板であるアウタシェルに結合される。
【００１３】
センタピラーとも呼ばれるＢピラーは、機能的に複数の部分領域に分割することができ、特にルーフバーにＢピラーを結合するためのヘッド領域、ヘッド領域から下方に向かって延びる上側のピラー領域、さらに下方に向かって延びる下側のピラー領域、およびこの下側のピラー領域に接続していて、シルにＢピラーを結合するように構成されたベース領域に分割することができる。
【００１４】
本発明では特に、補強異形材の最大の断面高さが外側金属薄板の最大の断面高さよりも大きい構造上の構成が、Ｂピラーの全高の少なくとも０.３倍にわたって、特に全高の少なくとも０.４倍、特に全高の少なくとも０.５倍にわたって延びていることが提案されている。また、この構成をさらにより大きな延在長さにわたって実現すること、特に補強異形材の全長にわたって実現することも可能である。その結果、高められた曲げ剛性もしくは減じられた重量という上に述べた利点が、相応にこのピラー領域においてもそれぞれの延在長さにわたって得られる。
【００１５】
上側のピラー領域の少なくとも一部において、特に上側のピラー領域の全体においても、補強異形材の最大の断面高さは、外壁と内壁との間における最小の間隔の０.９倍よりも大きいことが提案されている。補強異形材の可能な限り大きな断面高さを有するこの構造上の構成は、中央のもしくは下側のピラー部分にまで続いていてよく、これによって、高められた曲げ剛性という、これに関連した利点を、それぞれの延在長さにわたって得ることができる。
【００１６】
上側のピラー領域の少なくとも一部において、補強異形材の結合部分は、内側成形品の内壁に支持されている。もちろん、この構造上の構成は、内壁に支持された補強異形材が、下方に向かって、中央もしくは下側のピラー部分にまでさらに延びている形態においても実現することができる。このように構成されていると、高められた曲げ剛性もしくは減じられた重量の上に述べた利点は、相応にこのピラー領域においてもそれぞれの延在長さにわたって得られる。
【００１７】
好ましくは、補強異形材の結合部分は、内側金属薄板の内壁に面接触している。このように構成されていると、補強異形材から内側金属薄板への良好な力導入もしくは支持が得られる。結合部分は、フランジ状に側壁から折り曲げられ、内壁に支持されている、もしくは内壁に結合されている。したがって、結合部分をフランジ部分もしくは支持部分と呼ぶこともできる。
【００１８】
結合部分は、Ｂピラーの少なくともヘッド領域において、内側金属薄板の内壁に固定されている。結合は、特に溶接または接着を用いて素材結合式に、かつ／または特にリベット結合を用いて形状結合式に実現することができる。下方に向かってのさらなる経過において、つまりヘッド領域に接続する上側のピラー領域において、結合部分は、同様に内側成形品の内壁に固定されていてよい。択一的にまた、結合部分が上側のピラー領域の少なくとも一部において、内側成形品の内壁に固定されずに、即ち単に接触して支持されている構成も可能である。すなわち補強異形材は、単に内壁に支持されているだけで、溶接のような特別の固定手段を用いて固定されているのではない。内側金属薄板との補強異形材の堅固な結合は、この場合ヘッド領域における上側の固定部と下側のピラー部分における下側の固定部とを介して実現されることになる。
【００１９】
上側のピラー領域の少なくとも一部において、特に上側のピラー領域全体において、外側金属薄板のフランジ部分と内側金属薄板のフランジ部分とは、特に溶接を用いて素材結合式に、互いに直接固定されている。このように構成されていると、Ｂピラーはこの部分において両側に、特にドアフランジとして働く二層のフランジを有している。二層のフランジには、比較的肉厚の三層のフランジである、自動車のアウタシェルとの良好な溶接可能性という利点がある。
【００２０】
内側金属薄板の内壁は、横断面で見て、側部における２つの凹部を有することができ、両凹部は、内側の側壁部分に隣接して配置されていて、これらの側壁部分に対して平行に延びている。凹部は、例えばＢピラーの中央の領域に設けられていてよく、このときもちろん、凹部は上側のピラー領域および／または下側のピラー領域内にも延びていてよい。特に、横断面で見て、補強異形材の結合部分のうちの少なくとも１つが、側部における凹部のうちの１つの凹部内に支持されていることが提案されている。凹部内にまで至る補強異形材の延在長さは、同様に、大きな断面高さに、ひいては高められた曲げ剛性に貢献する。
【００２１】
１つの可能な実施形態によれば、少なくとも下側のピラー領域において、補強異形材の結合部分が外側金属薄板の外側のフランジ部分と内側金属薄板の内側のフランジ部分との間に固定されていることが提案されている。このように構成されていると、下側のピラー領域においてＢピラーの両側に、特にドアフランジとして働く三層のフランジが形成される。３つのフランジ層の固定、つまり外側金属薄板のフランジ部分、補強異形材の結合部分、および内側金属薄板のフランジ部分の固定は、特に溶接を用いて、例えば抵抗スポット溶接または高エネルギビーム溶接を用いて行われる。補強異形材の結合部分が外側金属薄板のフランジ部分と内側金属薄板のフランジ部分との間に固定されているという、構造上の構成は、Ｂピラーの全高の０.５倍未満の延在長さにわたって選択されていてよい。本発明の開示の枠内において、下側のピラー領域というのは、特に、ほぼ自動車ドアとオーバラップしている領域と見なすことができる。上側のピラー領域は、特に、ほぼサイドウインドの領域に位置している領域を一緒に含むことができる。上側のピラー領域と下側のピラー領域との間に位置していてよい中央のピラー領域は、特にほぼ車両のショルダラインの高さに位置していることができる。
【００２２】
好適な構成によれば、補強異形材は、異形材壁のうちの少なくとも１つが、構造部材の少なくとも１つの横断面において、異形材底に対して垂直な平面との間に、５°未満、特に３°未満、特に２°未満である角度を成すように構成されている。この構成によって、異形材壁は、そこから異形材壁が外壁の方向に延びる内壁に関して、比較的急勾配に延びることが達成される。その結果、異形材底は、可能な限り大きな幅を有するので、異形材底は、大きな圧力を受け止めることができる。
【００２３】
好ましくは、補強異形材の結合部分は、２０ｍｍ未満の幅を、特に１６ｍｍ未満の幅を有している。結合部分の縁部もしくは側端部は、可能な限り内側金属薄板の側壁の近くに配置されている。結合部分の可能な限り僅かな幅と相俟って、この構成は同様に、可能な限り広幅の補強異形材を得るために貢献する。
【００２４】
上側のピラー領域の少なくとも一部、特に少なくとも上側のピラー領域全体において、補強異形材の側壁の間の平均的な幅は、内側金属薄板の側壁の間の平均的な幅の０.３倍より大きく、かつ／または０.７倍未満であってよい。このように構成されていると、補強異形材の底部分は、可能な限り大きな幅を有し、ひいては押込みに対して大きな抵抗力を有するようになる。
【００２５】
１つの可能な構成によれば、内側金属薄板および／または外側金属薄板は、金属製材料、特に鋼板から冷間変形加工された部材として製造することができる。冷間変形加工というのは、材料の再結晶温度よりも明らかに低い温度で材料を変形させる加工を意味している。鋼材料としては、例えば冷間圧延されたマイクロ合金化された鋼板を使用することができる。鋼板は、腐食防止被覆層、特に亜鉛被覆層を備えていてよい。
【００２６】
補強異形材は、好ましくは金属製材料から成る、熱間変形加工されかつ焼入れされた部材である。熱間変形加工というのは、本明細書の開示の枠内においては、特に金属の再結晶温度を上回る温度で金属を変形させる加工を意味している。補強異形材のための鋼材料としては、特に例えば２２ＭｎＢ５のようなホウ素鋼である、焼入れ可能な鋼を使用することができる。補強異形材は、特にアルミニウム・ケイ素合金または亜鉛によって被覆されていてよく、このようにすると、熱間変形加工中における部材の酸化を回避すること、もしくは腐食防止として働くことができる。補強異形材は、熱間変形加工後に、または熱間変形加工と一緒に、少なくとも部分領域において、好ましくは全体的に焼入れされる。熱間変形加工および焼入れは、プレス焼入れ型における１回のプロセスにおいて実施することができる。この組み合わせられた変形加工・焼入れプロセスは、プレス焼入れとも呼ばれる。
【００２７】
１つの可能な実施形態によれば、補強異形材、内側金属薄板および／または外側金属薄板といった部材のうちの少なくとも１つが、長さにわたって変化する厚さを有することができる。長さにわたって変化する厚さを有する部材は、例えば帯材をフレキシブルに圧延し、次いで金属薄板ブランクを引出し加工すること（Tailor Rolled Blanks）によって、または異なった金属薄板厚さの複数の部分ブランクを結合すること（Tailor Welded Blanks）によって製造することができる。この構成によって、厚さを種々様々な部材領域のそれぞれの荷重特性に適合させることができるので、全体として、重量最適化された部材が得られる。
【００２８】
１つの可能な実施形態によれば、外側金属薄板および内側金属薄板のフランジ部分は、Ｂピラーの上側の領域において、内壁と外壁との間で延びている中心平面に対して、外側金属薄板の外壁に向かう方向にずらされて位置していてよい。車両外側の方向にずらされたフランジを備えたこの構成は、特にフレームレスのドアを備えた自動車のために適している。この構成では、外方に向かってずらされたフランジは、自動車のドアウインドと共にシール平面を形成する。択一的にまたは補足的に、内側金属薄板および外側金属薄板のフランジ部分は、下側のピラー領域において、中心平面に対して、内側金属薄板の内壁に向かう方向にずらされて位置していてよい。この構成では、内方に向かってずらされたフランジは、ドアと共にシール平面を形成する。
【００２９】
次に図面を参照しながら、好適な実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】Ｂピラーとして形成された本発明に係る構造部材を、斜め前から見て示す斜視図である。
【図２】図１に示したＢピラーを後ろから見た側面図である。
【図３Ａ】図２の断面線Ａ−Ａに沿った、図１に示したＢピラーの横断面図である。
【図３Ｂ】図２の断面線Ｂ−Ｂに沿った、図１に示したＢピラーの横断面図である。
【図３Ｃ】図２の断面線Ｃ−Ｃに沿った、図１に示したＢピラーの横断面図である。
【００３１】
以下において一緒に記載される図１〜図３には、本発明に係る構造部材２が示されている。図示の構造部材は、Ｂピラー２の形態で構成されており、このとき構造部材が他の構成を有していてもよいことは自明である。構造部材としては、本明細書における開示との関連において、特に、自動車ボディ部材用の、構造を形成する成形部材、例えばＡピラー、ＢピラーまたはＣピラー、ドア衝撃吸収体、ステーまたはバンパが挙げられる。
【００３２】
Ｂピラーというのは、車室の真ん中に位置する支持ピラーであって、自動車のルーフ領域をボディ下部構造に結合する支持ピラーである。事故時に車両ピラーには、車室を変形に抗して安定させるという役割がある。車両ピラーの特に重要な役割は、側面衝突時における力の吸収であり、これによって乗員の怪我を未然に防ぐことができる。
【００３３】
Ｂピラーとして形成された図示の構造部材２は、取り付けられた状態において車両外側Ｖｏに向く外側金属薄板３、取り付けられた状態において車両内側Ｖｉに向く内側金属薄板４、および少なくとも１つの補強異形材５を含んでおり、この補強異形材５は、外側金属薄板３と内側金属薄板４との間に形成された中空室６内に配置されていて、構造部材を補強するために役立つ。Ｂピラーはさらに、Ｂピラーをルーフバーに結合するヘッド領域Ｐｋ、ヘッド領域Ｐｋから下方に向かって延びる上側のピラー領域Ｐａ、中央のピラー領域Ｐｂ、この中央のピラー領域Ｐｂに接続していてさらに下方に向かって延びる下側のピラー領域Ｐｃ、およびこの下側のピラー領域Ｐｃに接続していて、Ｂピラーをシルに結合するように構成されたベース領域Ｐｆを含んでいる。
【００３４】
外側成形品とも呼ぶことができる外側金属薄板３は、１つの外壁７、互いに向かい合って位置している２つの側壁８，８’、および両側壁８，８’から側方に突出する２つのフランジ部分９，９’を含んでいる。これによって外側金属薄板３は、ほぼハット形異形材状の横断面を有している。外側金属薄板３の形状は、長手方向延在長さ（Ｌ）にわたって変化する。すなわち外側金属薄板３は、上側領域においては平らに形成されていて、ここでは、特に図３Ａにおいて認識できるように僅かな断面高さＨ３を有している。外壁７は、僅かだけフランジ部分９，９’から外方に向かってずらされており、側壁８，８’は相応に僅かな勾配しか有しておらず、比較的短い。下方に向かって、つまりピラーベースの方向において、外側金属薄板３の断面高さＨ３は、図３Ｂおよび図３Ｃにおいて認識できるように増大している。図３Ｂにおいて認識できるように中央のピラー領域Ｐｂにおいては、フランジ部分９，９’は明らかに外壁７からずらされて、Ｂピラー２の全断面高さＨ２のほぼ真ん中に位置している。側壁８，８’は、この中央の領域Ｐｂにおいて、上側のピラー領域Ｐａにおけるよりも大きな勾配を有している。下側のピラー領域Ｐｃにおいて外側金属薄板３の断面高さＨ３は、再度増大している。フランジ部分９，９’は、外壁７から最大の間隔を有していて、Ｂピラーの全断面高さＨ２に関して、この下側のピラー領域Ｐｃにおいて平らに形成された内側金属薄板４とほぼ一平面に位置している。
【００３５】
内側成形品とも呼ぶことができる内側金属薄板４は、１つの内壁１０、互いに向かい合って位置している２つの側壁１１，１１’、および両側壁１１，１１’から側方に突出する２つのフランジ部分１２，１２’を含んでいる。これによって内側金属薄板４は、同様にほぼハット形異形材状の横断面を有している。内側金属薄板４の横断面は、外側金属薄板３の増大する断面高さＨ３の増大と共に、内側金属薄板４の断面高さＨ４が相応に減少し、かつ断面高さＨ３の減少と共に、内側金属薄板４の断面高さＨ４が相応に増大するという点に関しては、外側金属薄板３とは真逆に変化している。
【００３６】
補強異形材５は、１つの異形材底１３、互いに向かい合って位置している２つの異形材壁１４，１４’、および両異形材壁１４，１４’から側方に突出する２つの異形材フランジ１５，１５’を含んでいる。これによって補強異形材５もまた同様に、ほぼハット形異形材状の横断面を有している。補強異形材５は、Ｂピラー２を補強するために働き、したがって補強異形材５は、外側金属薄板３および内側金属薄板４よりも大きな壁厚を有している。補強異形材５は、最大の断面高さＨ５を有しており、この断面高さＨ５は、少なくとも上側のピラー領域Ｐａにおいて、このピラー領域Ｐａにおける外側金属薄板３の最大の断面高さＨ３よりも大きい。このとき特に、補強異形材５の最大の断面高さＨ５は、外壁７と内壁１０との間における最小の間隔Ｈ６の０.９倍よりも大きいことが提案されている。異形材底１３と外壁７との間には、Ｂピラーの全延在長さにわたって間隙が形成されている。比較的大きな断面高さＨ５によって、Ｂピラー２の特に高い曲げ剛性が生じ、この曲げ剛性は、つまり補強異形材５の有効な断面高さＨ５に依存している。
【００３７】
好ましくは、補強異形材５の断面高さＨ５は、Ｂピラー２の全長Ｌ２の少なくとも３０％の長さにわたって、外側金属薄板３の断面高さＨ３よりも大きい。他のピラー領域における特に高い曲げ剛性のためにも、補強異形材５の断面高さＨ５は、Ｂピラーの他の領域においても外側金属薄板３の最大の断面高さＨ３よりも大きくてよい。本実施形態では、断面高さＨ５は、少なくともなおヘッド領域Ｐｋおよび／または中央のピラー領域Ｐｂおよび／または下側のピラー領域Ｐｃの部分において、それぞれのピラー領域における外側金属薄板３の最大の断面高さＨ３よりも大きい。
【００３８】
補強異形材５は、特に図３Ａおよび図３Ｂにおいて認識できるように、少なくとも上側のピラー領域Ｐａにおいて、その異形材フランジ１５，１５’で、内側成形品４の内壁１０に支持されている。Ｂピラー２のこれらの領域、つまり補強異形材５の異形材フランジ１５，１５’が完全に中空室６内に配置されている領域において、外側金属薄板のフランジ部分９，９’とフランジ部分１２，１２’とは、互いに直接接触している、もしくは互いに結合されていて、相応にＢピラー２の両側において、Ｂピラー２のそれぞれ１つの二層のフランジ１８，１８’を形成している。
【００３９】
異形材フランジ１５，１５’は、特に、内側金属薄板４における補強異形材５の結合もしくは支持のために、もしくは下側のピラー領域Ｐｃにおいては外側金属薄板３との補強異形材５の結合もしくは支持のために働く。したがって異形材フランジ１５，１５’は、結合部分もしくは支持部分１５，１５’とも呼ぶことができる。異形材フランジ１５，１５’は、Ｂピラー２のヘッド領域Ｐｋにおいて内側金属薄板４の内壁１０に、例えば溶接によって、特に抵抗スポット溶接またはレーザ溶接によって、または接着によって固定されている。Ｂピラー２は、したがってピラーの主延在長さに沿って４つの結合ラインを、すなわちフランジ１８，１８’に沿った２つの結合ラインと、異形材フランジ１５，１５’と内壁１０との間における２つの別の結合ラインとを含んでいる。異形材フランジ１５，１５’は、好ましくは２０ｍｍ未満の幅を、特に１６ｍｍ未満の幅を有している。縁部１６，１６’もしくは異形材フランジ１５，１５’の側端部は、内側金属薄板４の側壁１１，１１’に隣接して配置されていて、これらの側壁１１，１１’に対して平行に延びている。異形材フランジ１５，１５’が内壁１０に支持されているか、もしくは中空室６の内部に位置しているピラー領域において、側方の端部１６，１６’は、上方に向かって折り曲げられており、これによって内側金属薄板４の壁１１，１１’の湾曲に追従している。
【００４０】
補強異形材５の側壁１４，１４’は、フランジ部分１５，１５’もしくは内壁１０に対して比較的急勾配に起立している。特に、少なくとも１つのピラー領域Ｐｋ，Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｆにおいて、異形材壁１４，１４’のうちの少なくとも１つは、内壁１０に対して垂直な平面Ｅ１との間に角度α１４を成すことが提案されており、この角度α１４は、１０°未満であり、特に５°未満であり、場合によっては２°未満である。このような構成は、相応に大きな圧力を受け止めることができる、補強異形材５の可能な限り大きな幅を実現するために貢献する。
【００４１】
上側のピラー領域Ｐａから下側のピラー領域Ｐｃへの経過において、補強異形材５の横断面および内側金属薄板４への補強異形材５の結合は変化する。補強異形材５の異形材フランジ１５，１５’が上側のピラー領域Ｐａにおいて内壁１０に支持されていて、完全に中空室６内に収容されているのに対して、異形材フランジ１５，１５’は下側のピラー領域Ｐｃにおいては、内側金属薄板４と外側金属薄板３との間に形成された中空室から外方に延びていて、ここで外側金属薄板３のフランジ部分９，９’と内側金属薄板４のフランジ部分１２，１２’との間に配置されている。相応にＢピラーは、この下側のピラー領域Ｐｃにおいて、特にドアフランジとして働く三層のフランジ１８，１８’を有している。３つのフランジ層９，１５，１２；９’，１５’，１２’は、特に溶接によって、例えば抵抗スポット溶接または高エネルギビーム溶接によって互いに結合される。三層のフランジ１８，１８’は、自動車ボディの組み立てられた状態においてドアフランジとして働き、このドアフランジには、ドアシールを取り付けることができる。
【００４２】
上側のピラー領域Ｐａと下側のピラー領域Ｐｃとの間において補強異形材５は、形状を変化させていて、補強異形材５の幅は増大し、かつ異形材フランジ１５，１５’は内壁１０からフランジ部分９，９’；１２，１２’の方向に移動している。この移行は、ほぼ中央のピラー領域Ｐｂにおいて行われる。図３ｂにおいては例えば、右側の異形材フランジ１５が既に内壁１０から持ち上げられていることを認識することができる。
【００４３】
特にフレームレスのドアを備えた自動車のために適している、Ｂピラー２の本実施形態では、補強異形材５の変化は長さにわたって、Ｂピラー２のフランジ１８，１８’のフランジ平面Ｅ１８の変位に付随して現れる。特に図２において認識できるように、フランジ１８，１８’は上側のピラー領域Ｐａにおいて外方に向かってずらされて位置していて、ここでドアウインドのためのシール平面を形成している。下側のピラー領域Ｐｃにおいてフランジ１８，１８’は、内方に向かってずらされていて、ここでドアフランジを形成している。移行領域とも呼ぶことができる中央のピラー領域Ｐｂにおいて、フランジ平面は外側から内方に向かって変位している。
【００４４】
内壁１０は、Ｂピラー２の少なくとも１つの部分延在長さにわたって、側部における２つの凹部１７，１７’を有しており、両凹部１７，１７’は、側壁１１，１１’に沿って延びている、もしくはＲ部をもって側壁１１，１１’に移行している。本実施形態では、通路とも呼ぶことができる凹部１７，１７’は、ほぼ、中央のピラー領域Ｐｂ（図３Ｂ）から下方に向かって下側のピラー領域Ｐｃ（図３Ｃ）へと延びている。凹部１７，１７’を備えたこれらのピラー領域において、異形材フランジ１５，１５’は、凹部内にもしくは凹部の領域に配置されている。両凹部１７，１７’のうちの少なくとも１つは、ヘッド領域Ｐｋからベース領域Ｐｆに至るまで連続的に形成されていてよく、特に伸縮継ぎ目（Dehnfuge）として働くことができる。このとき凹部は、追加的に、この領域が焼入れされていないように構成することができる。
【００４５】
外側金属薄板３および内側金属薄板４は、好ましくは鋼板から冷間変形加工によって製造されている。鋼板には、ボディ保護被覆層、特に亜鉛被覆層を設けることができる。補強異形材５は、好ましくは、例えば２２ＭｎＢ５のような、焼入れ可能な鋼材料製の、熱間変形加工されかつ焼入れされた部材である。補強異形材５は、特にアルミニウム・ケイ素合金または亜鉛によって被覆されていてよく、このようにすると、熱間変形加工中における部材の酸化を回避すること、もしくは腐食防止として働くことができる。
【００４６】
補強異形材５は、長さＬにわたって変化する厚さＤを有することができる。これによって厚さＤを、種々様々な構成部分領域Ｐｋ，Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｆにおける負荷耐性に関するその都度の技術的な要求に適合させることができ、このことはＢピラー２の重量軽減に貢献する。同じことは、同様に長さにわたって変化する厚さを有することができる内側金属薄板４に対しても言える。
【符号の説明】
【００４７】
１  
２  構造部材
３  外側金属薄板
４  内側金属薄板
５  補強異形材
６  中空室
７  外壁
８，８’  側壁
９，９’  フランジ部分
１０  内壁
１１，１１’  側壁
１２，１２’  フランジ部分
１３，１３’  異形材底
１４，１４’  異形材壁
１５，１５’  異形材フランジ
１６，１６’  縁部
１７，１７’  凹部
１８，１８’  フランジ
Ｂ  幅
Ｈ  断面高さ
Ｌ  長さ
Ｐｋ  ヘッド領域
Ｐａ  上側のピラー領域
Ｐｂ  中央のピラー領域
Ｐｃ  下側のピラー領域
Ｐｆ  ベース領域
Ｖｉ  内側
Ｖｏ  外側
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【国際調査報告】
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